基于BP神经网络的气象格点数据无损压缩方法

格点资料是目前气象数据存储、传输和应用的主要形式,爆炸性增长的资料给数据的存储、传输带来了巨大压力,设计适合格点资料特点的压缩方案越来越重要。大气是一种连续介质,格点资料是反映其动力学及热力学性质的连续物理量的采样和量化,相邻格点间存在很大的相关性。在二维线性预测基础上引入BP神经网络,建立了基于神经网络的二次预测模型,有效剔除气象格点数据的冗余信息,结合熵编码,提出了一种高效无损压缩新方案。该方案具有极高的压缩比,并能保证在有效精度内数据完全无损。与广泛应用的netCDF格式压缩效率对比试验表明,该方案的编码效率是netCDF格式的3～5倍,接近压缩的理论下限,能极大地减少存储空间及传输时间,适合大气以及地球科学中海量数据的存储和传输,有很好的实际应用前景。     

提升小波变换在气象格点数据无损压缩中的应用

提升小波变换实现了整数到整数的变换,同时保证了小波变换的正交特性。在二维预测编码基础上引入提升小波变换,并结合"洗牌"技术和熵编码,设计了气象格点数据的无损压缩方案。以位势高度、经向风、纬向风、温度4个要素为例,对数据处理前后的熵值进行了对比分析,并设计了4种方案进行验证。结果表明:提升小波变换能有效去除数据间的相关性,消除冗余信息,降低数据集的熵值,与二维预测编码相结合能实现优势互补,提高压缩效率,并能保证在有效精度内数据完全无损,从而有效提高气象海量数据的存储和传输效率,为快速气象数据响应和预报服务提供数据支持。     

利用编码技术快速实现地学成果可视化及其意义

利用GIS中的编码技术，通过对地学成果数据进行编码，可快速实现把这些数据分别转化为GIS中的点、线、面文件格式的分类，并在常用的SURFER软件中实现了地学成果可视化，最后讨论了其实现意义。     

德令哈降水中δ18O年际变化与水汽输送

根据德令哈地区1992—2001年的降水中δ18O数据及降水时刻所记录的相关气象参数,并对比中国气象局气象资料和NCEP/NCAR格点气象数据,利用相关、回归等分析方法分别对该地区降水中δ18O与温度、降水量以及水汽通量之间的关系进行分析,并讨论了降水量与大气环流的变化关系,揭示了影响该地区降水中δ18O变化的气象因素,特别是与水汽来源之间的关系。研究结果表明,德令哈降水中δ18O年际变化表现出一定程度的“温度效应”,但与温度的相关性要低于季节尺度。不同类型汽团的水汽输送是影响降水中δ18O年际变化的另一个重要原因。     

利用小波变换进行地震数据压缩

根据Ｍ带小波变换理论,结合地震数据的特征,将Ｍ带小波变换应用于地震数据的压缩处理,提出了地震数据的压缩编码算法。实验结果表明,该方法简单,对地震数据压缩行之有效。     

离散余弦变换(DCT)编码在地震勘探数据压缩中的应用

利用离散余弦变换和游程编码技术相结合进行地震数据体的压缩研究,指出该技术是一种有损压缩技术.对于不同的松散度、信噪比等的数据其压缩比是不同的.在压缩过程中对层间信息和高频成分有一定的损失,损失的程度与数据的压缩比有直接关系.压缩越大,则数据的损失就越严重,压缩比大到一定程度时,数据恢复后就改变了原有的特征,所以一定要取的适度,这与数据的波形误差与频谱形态有关.     

区域化探样点布置图大格编码自动生成

区域化探样点布置工作中,大格编码是一项必不可少的内容,人工编制起来较繁琐,易出错。笔者根据多年区域化探工作经验,利用计算机程序编制语言,编制大格编码自动生成软件包,根据实际需要生成大格编码图层,提高了野外工作效率和室内制图质量。     

时空域相关性的快速HEVC帧问模式判决方法

高性能视频编码（HEVC）相比目前的国际视频编码标准H．264／AVC有着更高的视频压缩比,但同时也带来了更大的编码计算复杂度。为了降低该计算复杂度,提出了一种快速HEVC帧间预测模式。统计了HEVC中最大出现概率的预测单元（PU）模式,分析了相邻两帧之间的编码单元（CU）和Pu之间的时域相关性,分析了对应CU分块与其空间上相邻的4个CU之间的相关性。根据分析的最大出现概率的Pu模式,以及时域相关性和空域相关性,跳过当前最大编码单元中各层CU中冗余的Pu模式,从而降低了编码的计算复杂度。实验结果显示,与HEVC测试模型HM7．0相比,该算法能在保持视频质量和视频压缩比基本不变的情况下,降低32．2％～52．4％的编码时间。     

基于整数小波变换的空间矢量数据压缩方法

针对空间曲线矢量数据相邻坐标点间坐标值大小差别不大的特点,提出一种新的矢量数据压缩方法:首先将空间坐标点间的差值转换为整型的偏移量,使用偏移量表示矢量数据的坐标点;然后利用整数小波变换(IWT)处理偏移量序列,最后对变换后的小波系数进行无损熵编码.使用此方法对中国数字地理地图数据的SHP文件进行压缩,实验结果显示, 压缩比超过11,高于其他类似方法,表明本压缩方法能够实现较高压缩比的空间矢量数据无损压缩.      

贵州省地质灾害气象预警系统

从降水（特别是暴雨）是地质灾害的主要自然诱因这一基本事实出发，通过对地质灾害和对应气象资料的分析，探讨地质灾害的发生与气象条件之间的关系，提出了一套基于降雨量指标的地质灾害气象预警方法。作者综合考虑前期累积雨量、降雨类型和实时雨量等关键指标，建立了一定地质环境条件下灾害的气象预警模型。在此基础上，应用先进的软件技术开发研制了贵州省地质灾害气象预警系统，并于2003午汛期投入业务试运行，开展地质灾害气象预警眼务。该系统实时运行在气象业务网络环境中，高效稳定、功能全面．自动进行全省地质灾害气象条件的动态监测和模型计算，利用精细化乡镇雨量观测网和地质灾害隐患点资料，可实现对全省各地到乡镇一级的地质灾害气象条件预警，每日制作发布全省地质灾害气象条件预警报告，提供生动直观的预警图、表及相应的地质灾害隐患点信息：该系统经过在实践应用中不断改进完善，形成了以应用全省精细化乡镇雨量观测资料和针对地质灾害隐患分布的特色。该系统投入业务运行以来建立了汛期业务值班制度，向省委首政府、国土民政等有关部门进行有效的地质灾害气象预警服务，对系统运行情况进行地质灾害实例检验取得了较好的预警效果，服务工作取得了明显的社会效益。由于该系统的开发主要是从气象条件的角度出发，虽考虑了地质灾害隐患的分布情况，但对导致地质灾害发生的地喷环境条件的分析应用还显不够。最后，作者也指出了需要进一步改进的方向。     

南疆铁路沿线风沙危害与工程防治

文章通过对南疆铁路沿线的概况、地质地貌、植被分布及气象状况,特别是风信状况的调查,阐明了沿线的自然状况。20世纪90年代,研究工作者在沿线风沙活动最为剧烈的巴楚地区设置定位观测站,对典型的活动沙丘特征进行观测,获得了沙丘移动的定量数据。同时在各种类型典型戈壁地段,设置积沙仪,在不同的风速情况下收集动态流沙,总结出当地的输沙率公式,为风沙防护提供了直接的设计依据。通过对各种工程防治措施的调查研究、特别是新材料试验,归纳出各种工程防沙结构的功能效果,提出适宜当地条件的新工程防沙结构模式。     

PCA and SVM as geo-computational methods for geological mapping in the southern of Tunisia,using ASTER remote sensing data set

The purpose of this study was to examine the efficiency of Advanced Space Borne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) data in the discrimination of geological formations and the generation of geological map in the northern margin of the Tunisian desert. The nine ASTER bands covering the visible (VIS), near-infrared (NIR) and short-wave infrared (SWIR) spectral regions (wavelength range of 400–2500 nm) have been treated and analyzed. As a first step of data processing, crosstalk correction, resampling, orthorectification, atmospheric correction, and radiometric normalization have been applied to the ASTER radiance data. Then, to decrease the redundancy information in highly correlated bands, the principal component analysis (PCA) has been applied on the nine ASTER bands. The results of PCA allow the validation and the rectification of the lithological boundaries already published on the geologic map, and gives a new information for identifying new lithological units corresponding to superficial formations previously undiscovered. The application of a supervised classification on the principal components image using a support vector machine (SVM) algorithm shows good correlation with the reference geologic map. The overall classification accuracy is 73 % and the kappa coefficient equals to 0.71. The processing of ASTER remote sensing data set by PCA and SVM can be employed as an effective tool for geological mapping in arid regions.     

矿产地质志数据模型应用技术研究

为了更好地组织和管理地学数据,快速推广国家标准编码,满足地学成果数据入库要求,需要将采集好的数据进行建模、整理及标准化编码,以达到合理组织入库、更好地利用成果数据库的目的。从全局地学数据入库要求出发,建立全局数据库模型,将地学全局数据模型转换为计算机模型,并在该模型的基础上开发相应功能,实现地学数据的半自动化整理与编码,为快速推广标准编码和地学数据库建设提供支持。     

基于人工免疫算法的数据压缩技术在滑坡异常提取中的应用研究

滑坡异常信息提取对滑坡预测预报至关重要。以四川丹巴滑坡为例，应用人工免疫算法对滑坡镜2、镜6和镜9的位移监测数据进行压缩，分别获得最优压缩率为0．821，0．819，0．829，保真度为0．95。并在置信水平为0．95的条件下，对压缩后数据进行异常提取，分别获得了3个监测点的4个异常信息。这些异常信息所反映的滑坡变形发展演化规律与滑坡声发射等其他监测信息所反映的规律基本保持一致，说明应用人工免疫算法对滑坡位移监测数据进行压缩处理可以在保持原有数据的特性与规律的同时，有效除去监测数据中的冗余与不相关信息，增加有效数据密度，有利于准确提取滑坡异常信息。     

Spatial declustering weights

Because of autocorrelation and spatial clustering, all data within a given dataset have not the same statistical weight for estimation of global statistics such mean, variance, or quantiles of the population distribution. A measure of redundancy (or nonredundancy) of any given regionalized random variable Z(u_α)within any given set (of size N) of random variables is proposed. It is defined as the ratio of the determinant of the N X Ncorrelation matrix to the determinant of the (N - 1) X (N - 1)correlation matrix excluding random variable Z(u_α).This ratio measures the increase in redundancy when adding the random variable Z(u_α)to the (N - 1 )remainder. It can be used as declustering weight for any outcome (datum) z(u_α). When the redundancy matrix is a kriging covariance matrix, the proposed ratio is the crossvalidation simple kriging variance. The covariance of the uniform scores of the clustered data is proposed as a redundancy measure robust with respect to data clustering.     

应用信息熵方法对区域地下水观测网的优化研究

数据冗余是观测网优化需要解决的主要问题之一, 冗余数据既造成数据噪音又增加观测网运行成本.减少数据冗余的主要手段是减少观测孔的数量, 但前提是不影响原有观测网提供信息的能力.作者基于信息熵概念和随机技术的结合, 提出了一种优化观测孔数量的方法, 这种方法的基本原理是利用信息熵理论来评价每一个观测孔数据信息含量大小, 计算观测网中每一对观测孔之间的信息流交换, 并建立观测孔之间信息传递与距离的统计关系, 这种关系是判断冗余性观测孔的基础.这种方法被用来优化河北平原区域地下水观测网, 不仅解决了数量问题, 同时也可确定具体冗余性观测孔.最后结果对比证明, 将河北平原地下水观测孔的数量减少2 6%, 几乎没有影响现有观测网提供数据信息的能力.      

Spatial declustering weights

Because of autocorrelation and spatial clustering, all data within a given dataset have not the same statistical weight for estimation of global statistics such mean, variance, or quantiles of the population distribution. A measure of redundancy (or nonredundancy) of any given regionalized random variable Z(u_α)within any given set (of size N) of random variables is proposed. It is defined as the ratio of the determinant of the N X Ncorrelation matrix to the determinant of the (N - 1) X (N - 1)correlation matrix excluding random variable Z(u_α).This ratio measures the increase in redundancy when adding the random variable Z(u_α)to the (N - 1 )remainder. It can be used as declustering weight for any outcome (datum) z(u_α). When the redundancy matrix is a kriging covariance matrix, the proposed ratio is the crossvalidation simple kriging variance. The covariance of the uniform scores of the clustered data is proposed as a redundancy measure robust with respect to data clustering.